Fejlettségű Informatikai és Számítástechnika
Számítógép - egy komplex rendszer, beleértve a hardver és szoftver. Hogy tanulmányozza a számítógép célszerű használni egy bizonyos fokú részletességgel. Bemutatjuk egy számítógép formájában három egymást követő egyre összetettebb szintű részletességgel:
1. Hardver - elektronikus áramkörök, melynek keretében az egyes számítástechnikai eszközök;
2. Építészet - összetétele, követelményei és számítástechnikai berendezések összekapcsolása (szerkezeti felépítését a számítógép), a működési elve a számítógép és anyanyelv;
3. A számítógépes szoftver. Az első két szinten lesz szó ebben a fejezetben, és a harmadik - a következő. Fontolja meg ezeket a szinteket számítógépek változott a 40-páratlan években a létezésükről.
A fejlesztés a számítógépes hardver lehet osztani több szakaszban, amelyek saját jellegzetes. Röviden megvitassák ezeket a lépéseket.
Az első szakasz - a 55g.Za benchmark korszak számítógépek készítették 1946, amikor a próbaüzem az első prototípusok a számítógépek. Vannak adatok az első közülük: a teljes súly - 30 tonna, a számos elektronikus csövek - 18 th fogyasztás - 150 kW (teljesítmény elegendő egy kis növény), a memória mennyiségét - október 20-bites számok, a tevékenység végrehajtása: .. hozzáadása - 0,0002 másodperc. szorzás - 0,0028 másodperc. A számok egy számítógép segítségével megadott lyukkártya és egy sor kapcsolókat, és a programot állítottunk aljzat speciális nyomdai táblák. Teljesítmény ezen óriás számítógép volt alacsonyabb, mint egy zsebszámológép „Elektronika MK-54”.
Cső számítógépek nagy volt a méret és a súly, fogyaszt sok energiát és nagyon drága volt, ami jelentősen csökkenti a felhasználók a számítógép, ezért a kimeneti ezeket a gépeket. A fő felhasználók tudósok, akik megoldották a legégetőbb tudományos és technológiai problémák fejlesztéséhez kapcsolódó sugárhajtású repülőgépek, rakéták, és így tovább. D. A növekedés a feladatok száma gátolt alacsony megbízhatóság, a korlátozott erőforrások és rendkívül időigényes folyamat a képzés, üzembe helyezése és hibakeresés írt programok nyelvén gépi utasításokat.
Növekvő számítógép teljesítményét ment növelésével a memória és a továbbfejlesztett architektúra: a használata bináris kódok jelentik a számokat és parancsok, valamint a forgalomba őket a számítógép memóriájában növekvő processzor egyszerűsített szerkezeti és javított adatfeldolgozási teljesítményt. Ahhoz, hogy gyorsítsák fel a folyamatot a képzési programok kezdett alkotni az első programozási nyelvek automatizálás (nyelv és karakterkódolás autocode). Képviselői az első számítógépek voltak az ENIAC (USA) és SECM (Szovjetunió).
A második szakasz - akár 65 év. Az elektronika fejlődése vezetett a találmány az új félvezető eszköz - egy tranzisztor, amely helyettesíti a lámpa. A számítógépek megjelenésével, épülő tranzisztorok, ami csökkenti a mérete, súlya, energiafogyasztás és a költségek, valamint hogy növeljék a megbízhatóság és a teljesítmény. Ez azonnal nőtt a felhasználók száma, és ennek következtében a különböző feladatokat. Elkezdtük létrehozni algoritmikus nyelvek, műszaki és gazdasági problémákat.
De ebben a szakaszban a fő feladata a programozási technológia költségcsökkentő számítási erőforrások (számítási idő és memória).
Hogy oldja meg, elkezdtünk létre operációs rendszer (rendszerek a közművek, hogy a lehető legjobb elosztását számítógépes erőforrások használatával a felhasználó által meghatározott feladatok).
Harmadik szakasz - 70 g. A teljesítmény növelése és a megbízhatóság a félvezető áramkörök és méretének csökkentése, energiafogyasztás és a költségek elért létrehozása révén integrált áramkörök gyártási technológia (IC), amely tíz elektronikus alkatrészek kialakított négyszögletes lemez hossza szilícium oldalon nem több, mint 1 cm. Egy ilyen lemez (kristály) helyezünk egy kis műanyag dobozban, amelynek mérete határozza, mint egy szabály, hogy csak a szám a „láb”.
Ez lehetővé tette, hogy ne csak javítja a teljesítményt és az alacsonyabb költségek mainframe számítógépek, hanem hozzon létre egy kicsi, egyszerű, olcsó és megbízható gép, mini (CM-1420, stb.) Karbantartás eredetileg hivatott felváltani a vezetékes vezérlők (vezérlőegységek) bármely témában a szabályozási kör.
Szervezetek, akik mini létrehozni vezérlők, hamar rájött, hogy van egy funkcionális redundancia, mini képes megoldani számítástechnikai kihívások hagyományos mainframe. Egyszerű karbantartás mini, viszonylag olcsó és kis mérete lehetővé teszi ezeket a gépeket, hogy egy kis csapat, a kutatók kísérletezők stb razrabotchikov- azaz így kezébe a számítógép-felhasználók. A '70 -es évek elején a mini távon holtversenyben két alapvetően különböző típusú számítógépes hardver:
- Univerzális adatfeldolgozó egység és kiadásához a vezérlő jelek, kereskedelmi forgalomban használt különböző speciális monitoring és ellenőrzési rendszerek;
- kis méret mainframe, feladatorientált felhasználó korlátozott körű feladatokat egyetlen labortechnikus. része stb azaz problémákra, amelyek megoldása kiderült, hogy érdekli a 10-20 ember dolgozik ugyanaz a probléma.
A tagok e nemzedék számítógépek: CM-1420.
A negyedik szakasz - akár '78 előleget a fejlesztés elektronika létrehozásához vezetett nagyszabású integrált áramkörök (LSI-k kifejlesztése), ahol egy-egy chip elhelyezett több tízezer elektronikus alkatrészek. Lehetőség van, hogy dolgozzon olcsóbb számítógépek nagy memória és egy kisebb utasítás végrehajtása ciklus költség bájt memóriát és egy gépi műveletek jelentősen visszaesett. De, mint a programozás szinte költségek csökkentése, majd előtérbe a feladat, hogy megmentse az emberi erőforrások helyett gép.
Kidolgoztunk egy új operációs rendszer, amely lehetővé teszi a programozók a hibakeresés a programokat közvetlenül mögötte a számítógép képernyőjén, és gyorsított fejlesztési programokat. Ez teljesen ellentétes a koncepció az első szakaszban az információs technológia, „a processzor teljesítményét csak az a része működésének adatfeldolgozás, amely nem felel meg az elv az emberek, azaz tömeg”. Lett vezethető másik trend: „minden, ami lehet, hogy a gép kell, hogy a járművek, emberek csak, hogy a munka egy részét, amelyet nem lehet automatizálni.”
A '71 tette az első mikroprocesszor - LSI, mely teljes mértékben házigazdája a számítógép processzor architektúrája egyszerű. Vált igazi lehetőség, hogy maradjon egy LSI szinte minden elektronikai eszközben egy egyszerű számítógépes architektúra, azaz lehetőségét sorozatgyártása egyszerű olcsó számítógépek. Vannak olcsó számológépek és mikrokontrollerek - ellenőrző eszközök az egy vagy több LSI tartalmaz egy processzort, memóriát és kommunikációs rendszer érzékelők és működtetők, a vezérlő objektum szervek. objektum kezelése programot vezettek be a számítógép memóriájában, vagy a gyártás során vagy közvetlenül a társaság.
A 70-es acél gyártása és mikro-számítógép - univerzális nap, amely egy processzort, memóriát áramköröket kapcsolódást I / O eszközök és az ütemadó elhelyezett egyetlen LSI (SoC PC) vagy néhány LSI-k váltották szerelt egykártyás ( egyetlen fedélzeti számítógép). Ismételt minta a 60-as években, amikor az első mini vették a munkát a mainframe.
A tagok e nemzedék számítógépek: CM-1800 "Electronics 60M".
Ötödik lépés - n / a. Javítása LSI technológia lehetővé teszi, hogy készítsen olcsó elektronikus áramköröket tartalmazó több százezer példány a kristály - extra magas fokú integrációja áramkörök - VLSI.
Ez lehetővé vált, hogy hozzon létre egy táblázatot, méretei egységnyi tömegű TV, amelyben elhelyezte a mikro-számítógép, billentyűzet és interfész áramkör kis méretű nyomtató berendezés, mérőberendezések, más számítógépek, stb Miatt az operációs rendszer, amely biztosítja a könnyű kommunikációt ezen a számítógépen egy személyi számítógép lesz mellékleteként minden szakember, vagy akár egy gyerek.
A legjelentősebb építészeti tulajdonságai és jellemzői általános célú számítógépeken a következők:
3) szoftverek fejlesztése;
4) Az összesített hardver és a különböző külső (perifériális) eszközök;
5) jó feldolgozhatóság;
6) való megfelelés széles körben elfogadott nemzetközi szabványoknak.
A sokoldalúság teszi az azonos, hogy megoldja a problémát a különböző osztályok szinte minden tevékenységi területen. Ez úgy érhető el, elsősorban:
-sokoldalú irányító rendszer, amely tartalmaz egy bináris aritmetikai műveletek más, mint a teljes készlet decimális aritmetikai műveleteket operandusok (azaz, az adatelemek, amelyek egy műveletet végzünk);
-Az univerzális logikai szerkezetű, kötődés (standard) hardver és szoftver az összes számítógépes modellek kialakítására egy család;
-egyensúlyt alkotó egységek sebességét és információáramlás közöttük.
A kompatibilitás érhető el a hardver és szoftver létrehozása egységes kérelem és a rendszer szoftver az összes modell ugyanazon család általános célú számítógépek. Mivel a kompatibilitás biztosított az azonos programok eredményeit és átviteli szoftver a különböző modellek között a számítógépek. Elérését teljes átjárhatóság (abszolút) úgy tűnik, egy nagyon nehéz feladat, ezért a legtöbb esetben csak egy részleges kompatibilitás, azaz átjárhatóság „bottom - up”, amelyben a tervezett programok kisebb teljesítményű számítógépek (fiatalabb) szükségszerűen ugyanazt az eredményt tartott egy nagyobb teljesítményű számítógép (régebbi). Transfer "top-down" korlátozott. De még ebben az esetben, a kompatibilitás biztosítani kell legalább 4 szintű hardver és szoftver: 1) az operációs rendszer, és kiterjesztik a csomagot; 2) a nyelv pontok; 3) a rendszer a programok; 4) a felhasználói alkalmazások.
A fejlesztés a szoftver alapú szerkezeti és funkcionális képességeit a berendezés, amely lehetővé teszi, hogy megoldja a felhasználó problémát hatékonyan. Általános célú operációs rendszer szerves részévé vált, ami egy plug-in hardver.
Összesített elve a hardver. standard input-output interfész, amely lehetővé teszi, hogy csatlakoztassa a különböző perifériákat a cél (PU), széles körű; kombinálva szoftver lehetővé teszi, hogy építsenek egy adott számítógépes rendszer, amely a legmegfelelőbb az adott alkalmazáshoz, figyelembe véve a követelményeket és a teljesítmény, funkcionalitás és állítsa PU.
Nagy technológia lehetővé teszi a nagy mennyiségű termelés és a magas technikai és gazdasági hatékonyságának általános célú számítógépeken.
Szabványoknak való megfelelés biztosítja a kompatibilitást a világ flotta általános célú számítógépek terén, interakció módszerek és adatok cseréjét.